馬克·拉蒙多拉

淺談建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能降耗措施

馬克·拉蒙多拉

通過從照明系統(tǒng)、電能質(zhì)量、電壓降等方面入手，介紹了建筑電氣設(shè)計中的一些節(jié)能降耗措施。

LED照明系統(tǒng) 電能質(zhì)量 電壓降 節(jié)能降耗

LED照明在過去的幾年中受到了極大關(guān)注，合理使用LED照明系統(tǒng)可以達(dá)到改善照明質(zhì)量和節(jié)約能源的目的。但不得不提的是，LED系統(tǒng)的前期投入非常大，只依靠技術(shù)手段并不能解決所有的照明和能源浪費問題，達(dá)不到預(yù)想目標(biāo)。

1 LED照明系統(tǒng)

在對現(xiàn)有環(huán)境進行LED節(jié)能改造之前，需要仔細(xì)觀察現(xiàn)有照明系統(tǒng)及其所處的周邊環(huán)境。如遇下列常見問題，可通過非改造的方式解決，以避免系統(tǒng)改造所帶來的昂貴開銷。

1)屋頂燈具的安裝位置與工作臺或需要照亮的位置不匹配。此問題可以通過移動工作臺或燈具的位置來解決。

2)有障礙物阻擋光線或造成了陰影。此問題可以采用上一個問題的解決辦法：移動障礙物來解決，但當(dāng)障礙物不能移動時，可以使用流明(功率)更低的燈具進行替換，這樣可以減少陰影并且節(jié)省能源。如果工作臺的照度不夠，可以通過增加照明任務(wù)的方式，達(dá)到可用流明凈增益和能量使用凈減少的目標(biāo)。

3)臟鏡頭。 這是一種常見問題，傳統(tǒng)的解決方案是增加照明任務(wù)，但也可以嘗試清潔鏡頭。

4)色調(diào)失調(diào)。許多燈具的色調(diào)可調(diào)節(jié)，可以嘗試不同的色調(diào)設(shè)置。

2 改善電能質(zhì)量

改善電能質(zhì)量也是節(jié)約能源的一種方式。一般方法是在服務(wù)中安裝功率因數(shù)校正電容器。通常，這些設(shè)備安裝完成之后便會被棄之不理，甚至不會繼續(xù)查看其是否還在運行。

盡管這種方式消除了因功率因數(shù)過低所帶來的負(fù)面影響，但是功率因數(shù)仍然得不到提高。

(圖片來源：Echoray/Wikimedia Commons)

通過實踐發(fā)現(xiàn)，除非在電動機上采取修正措施，否則真正運行的功率因數(shù)總是比預(yù)計的要低，這些損失累計到一起，會耗費很多電能。除此之外，空氣壓縮機、風(fēng)扇、泵、攪拌機等的功率因數(shù)損失很多，會造成很嚴(yán)重的能源浪費。

解決上述問題的方法是為每個電動機(無變頻器)加設(shè)功率因數(shù)校正電容器，初期投入的資金在幾個月之內(nèi)就可收回，而且電機運行所耗能源大幅降低?？梢酝ㄟ^安裝具有功率因數(shù)校正和諧波校正功能的變頻器，來提高電動機的效率。

高諧波是另一個被關(guān)注的電能質(zhì)量問題，同樣會引起能源浪費。針對此問題的解決方案包括：安裝諧波濾波器、將高諧波負(fù)載置于單獨的變壓器上、替換高諧波照明鎮(zhèn)流器(可將整個照明系統(tǒng)改造為LED照明系統(tǒng))，并且要嚴(yán)格遵照NEC 250.5章節(jié)中所規(guī)定的內(nèi)容。

相位不平衡(電壓和/或電流的相位差異很大)是造成能源浪費的另一個原因，特別是當(dāng)電機負(fù)載正好處于相位不平衡的電路中時。為了避免這種情況發(fā)生，可將照明系統(tǒng)接到單獨的變壓器上。并用如下方法對上述解決方案進行測試。

1)改造前、后進行基線熱成像，除了可以驗證改造效果之外，還可以提供一個新的基線。

2)除了上述熱成像步驟外，還可使用便攜式電能質(zhì)量分析儀進行一系列電能質(zhì)量的測試(包括功率因數(shù)和波形分析)。

3)安裝能源監(jiān)控系統(tǒng)，確保其可以監(jiān)控除主配電之外的特定負(fù)載。

3 電壓降

NEC 210.19(A)注釋4對分支電路的電壓降提出了一些建議， 210.2(A)注釋2對饋線提出了建議，310.15(A)注釋1中建議載流量表不考慮電壓降。

在上述的注釋信息中存在兩個問題。第一，這些建議不是NEC中的強條規(guī)定，只是寫在注釋信息中，通常預(yù)算緊張的話只能做到遵守強條規(guī)定。如果不需要根據(jù)電壓降設(shè)置導(dǎo)線的長度，則可以根據(jù)載流量表的測量來確定導(dǎo)線長度，不能以節(jié)約能源為理由選擇較長的導(dǎo)線。

第二，這些注釋信息只是幫助確定導(dǎo)線的尺寸以提供合理的操作效率，通常分支電路的電壓降是3%，饋線和分支電路導(dǎo)線的組合電壓降是5%。因此上述規(guī)定雖然合理，但不總是最優(yōu)的，在有些情況下甚至是不合適的。

在NEC 647“敏感電子設(shè)備”一節(jié)中雖然描述了關(guān)于導(dǎo)體尺寸和電壓降的要求，但其中的要求不是3%和5%，而是它們的一半(1.5%和2.5%)。

如果做節(jié)能項目，則NEC 647條的規(guī)定值是很值得參考的，并可以明確標(biāo)出這些數(shù)值來源于NEC。盡管這條規(guī)定只是針對敏感電子設(shè)備，但同樣適用于其他節(jié)能類項目。

出于對實際工況和成本的考慮，這些限值可能無法應(yīng)用于整個配電系統(tǒng)，但是可以利用一些小技巧使現(xiàn)實值不斷地接近限值，如盡可能地提高配電電壓，因為在給定的距離內(nèi)，電壓越高，壓降越小。

4 其他節(jié)能措施

1)更換磁性鎮(zhèn)流器。這只能做到系統(tǒng)升級，不能更新整個系統(tǒng)。但只升級鎮(zhèn)流器就可以做到相當(dāng)可觀的能源節(jié)約了。例如，一個倉庫采用了高強度放電(HID)燈具，則可采用eHID替換磁性HID的方法進行改進。

2)添加控件。自動調(diào)光器、日光控制器等都會顯著降低能耗。

3)如果負(fù)載需要長時間運行，則要調(diào)整電壓降。

于娟編譯自http://ecmweb.com/electrical-testing/more-light-less-energy。

Discussion on Energy Saving Measures in Building Electrical Design

Mark Lamendola